teoria sintética da evolução
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Teoria Sintética da Evolução
Introdução
• Diversidade– Sempre existiu?– Aumentou?
• Aumento da diversidade = Evolução
• “qualquer alteração das freqüências alélicas dapopulação, visando a torná-la mais adaptada”
• Teoria sintética da evolução
• Processo que cria variabilidade:– MUTAÇÃO
• Processos que ampliam variabilidade:– RECOMBINAÇÃO GENÉTICA– HIBRIDAÇÃO– ALTERAÇÕES NA ESTRUTURA DE CROMOSSOMOS– MIGRAÇÃO
• Processos que orientam as populações paramaior adaptação:– SELEÇÃO NATURAL– OSCIAÇÃO GENÉTICA– ISOLAMENTO REPRODUTIVO
• Especiação
Mutação
• Formação de novos alelos na população
• Fenômeno raro
• Não ocorre no sentido de fornecer ao organismouma maior adaptação
• Em cada 1000 mutações, 1 é útil para a evolução
• A maioria das mutações úteis é a de pequenoefeito e que se acumula gradualmente noorganismo, com vagarosa transição nascaracterísticas
Processos que ampliam a
variabilidade
Recombinação genética
• Amplia a variabilidade criada pela mutação
• Vai suprir a população de indivíduos com novascombinações genéticas
• São capazes de promover rápida adaptação àsmudanças bruscas que venham a ocorrer noambiente
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Recombinação genética
• Em que consiste a recombinação?– Novas combinações de alelos
• Como ocorre?– Tanto por meio da distribuição independente dos
cromossomos não homólogos na meiose– Como também por meio da permuta genética
• Quais são as conseqüências da recombinação?
– Formação de um enorme número de genótipos, mesmocom um pequeno número de genes e poucos alelos emcada
Hibridação
• Processo que permite a união de espéciesrelacionadas
• O híbrido proveniente do cruzamento entre 2espécies é geralmente estéril e sua fertilidade sóé restabelecida após a duplicação de seuscromossomos
• A adaptação dos híbridos às condições ambientaisnem sempre é imediata
Hibridação
• A melhoria da adaptação geralmente éconseguida por meio de retrocruzamentos desseshíbridos com os genitores
• Assim, os genótipos provenientes serão cada vezmais semelhantes às populações paternais,ficando mais adaptados
• Novos genes e novas combinações de genes sãotransferidos de uma espécie para outra =incremento da variabilidade e adaptação
Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• Como essas alterações se relacionam com aevolução?
• As alterações estruturais explicam grandeparte da variabilidade potencial das populações –que está encoberta na forma de heterozigotos
• Quais são as alterações mais importantes para aevolução?– Inversão– Translocação
Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• Qual é o principal efeito da inversão?
– É quando ocorre em heterozigose no indivíduo
– Dentro do segmento invertido a permuta genética nãoproduz recombinantes, pois os gametas que os recebemsão inviáveis
– Os genes que ocorrem numa inversão são mantidossempre juntos, formando um supergene
Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• Qual é o principal efeito da translocação?
– Altera a relação de ligação entre genes
– Modifica a freqüência de recombinação
– Os genes que eram ligados, após a translocação passama ter distribuição independente, e vice-versa
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Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• E os efeitos da duplicação e da deficiência?
– Duplicação contribui para o aumento de variabilidade
– Deficiência é de importânciamuito menor, devido àsperdas de material genético que são geralmente letais
Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• Qual das alterações numéricas apresenta maiorcontribuição para a evolução?– Euploidia
– Contribui para o incremento no reservatório gênico
– Tem papel importante no surgimento de várias espécies:trigo, cana-de-açúcar, fumo, batata, café
– Essas espécies têm na sua constituição cromossomospertencentes a 2 ou mais espécies diferentes, ou entãoapresentam várias cópias do conjunto cromossômicobásico característico da espécie
Alterações na estrutura e no númerode cromossomos
• A espécie nova oriunda desse incremento noreservatório gênico pode possuir característicasque permitam a adaptação em novas condiçõesambientais
• E também, devido à existência de várioscomplementos cromossômicos, um indivíduoqualquer, dessas espécies, pode possuir váriosalelos para cada gene, o que possibilita ampliar avariabilidade genética através da recombinação
Migração
• Incorporação de indivíduos (alelos) numa certapopulação
• A nova população terá freqüências alélicasdiferentes daquelas da população original
• Do que se precisa para que a migração sejaefetiva?– Depende da quantidade e da divergência genética das
populações participantes– Da distância entre as populações – quanto mais isolada,
mais efetivos os resultados das alterações alélicas
Processos que orientam as
populações para maior adaptação
Seleção Natural
• Conceito: Sucesso reprodutivo diferencial
• O número de indivíduos em qualquer populaçãonatural tende a aumentar geometricamente,quando as condições ambientais permitem asobrevivência de toda a progênie
• A seleção ocorre porque existe variação entre osindivíduos em cada população, gerada pelosprocessos que criam e ampliam a variabilidade
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Seleção Natural
• Os indivíduos que têm características favoráveispara a sua sobrevivência e que têm capacidadede deixar mais descendentes são os maisadaptados
• Logo, ocorrerá um aumento na freqüência dosalelos dos indivíduos mais adaptados e umaredução das freqüências dos alelos dos menosadaptados
Seleção Natural
• A seleção natural atua nas populações paraaumentar o nível de adaptação das mesmas,ajustando às modificações ambientais
• A seleção natural é considerada o processo quedirige a evolução, pois atua no sentido de tornaras populações mais adaptadas
Seleção Natural
• Outro tipo de seleção: artificial, que procuramanter os fenótipos agronomicamente desejáveis
• Exemplo: milho
Oscilação genética
• Ocorre devido a problemas de amostragem quesurgem quando a população é de tamanholimitado
• Provoca alterações aleatórias nas freqüênciasalélicas chegando a fixar determinados alelos
• Maior efeito de oscilação se dá quanto menorforem as populações e quanto maior o número degerações transcorridas
Oscilação genética
• Tem sido considerada como um mecanismoauxiliar da seleção natural
• Efeitos da oscilação genética:– Alterações nas freqüências alélicas de uma população
que temporariamente reduziu de tamanho: EFEITO DEAFUNILAMENTO
– Alterações nas freqüências alélicas de populações que sedesenvolveram emcertos locais, a partir de poucosindivíduos mirantes de uma população maior: PRINCÍPIODO FUNDADOR
Oscilação genética
• Nestes 2 casos ocorre uma redução no tamanhoda população
• A amostra de gametas da população maior, paraformar aquela de tamanho reduzido, contémdesvios,
• Assim, não serão mantidas as mesmasfreqüências alélicas da original
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Oscilação genética
• Considerando este fator, para preservação deespécies, uma aspecto importante é o número deindivíduos necessários para representar avariabilidade na população
• Se o número de indivíduos for muito pequeno, oefeito da oscilação genética será muitopronunciado– Isso pode levar à alteração nas características da
população– Ou pode contribuir para a extinção
Isolamento reprodutivo
• Processo que dificulta ou impede a troca de alelosentre 2 populações
• Essencial para formação de espécies novas e paramanutenção das existentes
Isolamento reprodutivo
• Mecanismos:
• Mecanismos pré-zigóticos: impedem a fertilizaçãoe a formação do zigoto– Habitat– Sazonal ou temporal– Etológico– Mecânico– Incompatibilidade gamética
Isolamento reprodutivo
• Habitat– As populações vivem na mesma região, mas ocupam
diferentes condições de ambiente
• Sazonal ou temporal– As populações ocorrem na mesma região mas
apresentam maturidade sexual em épocas diferentes
• Etológico– Somente em animais – as populações são isoladas por
comportamentos diferentes e incompatíveis antes docasamento
Isolamento reprodutivo
• Mecânico– A fecundação cruzada é impedida ou restringida por
diferenças estruturais dos órgãos reprodutivos
• Incompatibilidade gamética– Os gametas não sobrevivem em órgãos reprodutivos
estranhos
Isolamento reprodutivo
• Mecanismos:
• Mecanismos pós-zigóticos: a fecundação ocorre eos zigotos híbridos são formados, mas estes sãoinviáveis ou dão origem a híbridos fracos ouestéreis– Inviabilidade ou debilidade do híbrido– Esterilidade do híbrido – os híbridos são estéreis porque
os órgãos reprodutivos não se desenvolvemcompletamente ou o processo meiótico é anormal
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Especiação
Especiação
• Formação de novas espécies
• Engloba todos os processos de evolução jácomentados, geralmente associados a umisolamento geográfico
Especiação
• Evolução de uma população resultando naformação de novas espécies (Fig. 15.1):– População geneticamente heterogênea onde estão
atuando os mecanismos que criam e ampliam avariabilidade genética e permite os indivíduosexplorarem novos ambientes
– Subpopulações oriundas da migração da pop. originalpara novos ambientes em decorrência da atuação dosmecanismos que as conduzem para canais adaptativos
– Espécies biológicas distintas convivendo no mesmohabitat, porém isoladas reprodutivamente
Conceito de alguns termos
• Espécie
– Evolução e genética:
– Grupo de indivíduos que possui a capacidade de trocaralelos naturalmente entre si, porém não com indivíduosde outra espécie
– Esse conceito considera o desenvolvimento demecanismos de isolamento reprodutivo, que impede ofluxo gênico
Conceito de alguns termos
• Espécie
– Taxonomia:
– Considera caracteres morfológicos
Conceito de alguns termos
• Raças:
– São subpopulações que atingem um certo grau dediferenciação, sem terem sido desenvolvidosmecanismos de isolamento reprodutivo
• Variedade:
– Botânicos usam de modo semelhante a raças– Melhorista: população melhorada em equilíbrio– Pode se confundir com clone
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Conceito de alguns termos
• Híbrido:
– Proveniente do cruzamento entre 2 linhagens
• Cultivar:
– Engloba os 2 grupos – variedades e híbridos– Cultivar e variedade podem ser usadas como sinônimos– Em plantas autógamas, o termo é usado considerando a
existência de uma única linhagem – genótipohomozigótico – ou uma mistura de linhagens
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